13°梯形缝筛管的加工技术

□ 高福万 □ 陈 静 □ 杨贺来

天津中杰科技发展有限公司 天津 300011

1 技术要求

割缝筛管是油气田完井防砂用的一种工具,在一根12 m长的石油套管上需加工出数千条滤油用的窄缝。为了保持缝隙的自洁性,防止出现砂粒堵塞缝隙,筛管断面外开口窄,内开口宽,形状呈扩散状等腰梯形,锥角一般为12°左右[1]。

利比亚某油田提出13°梯形缝筛管需求,N80石油套管几何尺寸为φ127 mm×7.52 mm,外缝宽为0.30 mm±0.05 mm,缝长为60 mm±1.0 mm,纵向缝间距为15 mm±1.0 mm,交错布缝。

新疆某油田提出12°梯形缝筛管需求,TP110H-HP13Cr石油套管几何尺寸为φ127.00 mm×9.19 mm,外缝宽为0.30 mm±0.05 mm,缝长为100 mm±3.0 mm ,纵向缝间距为30 mm±3.0 mm。

2 加工方法

割缝筛管加工方法有很多,包括立方氮化硼超薄陶瓷刀具加工[2]、铣刀加工[3]、电解加工[4]、电火花加工[5-6]等。如果需要高效率、大批量加工梯形缝,特别是锥角不小于12°的梯形缝,则只能采用激光加工。

激光加工需要频繁更换焦点位置,还需要激光束频繁往复摆动。

若采用传统的机械传动对焦模式,驱动聚焦镜往复移动实现变焦,则效率低,有摩擦损耗。笔者所在单位采用电液伺服控制反射镜曲率变化,没有机械运动,实现焦点位置的快速更换[8]。

激光束正反往复摆动,先后两次切割出梯形缝的斜面,可以得到两个斜面对称的等腰梯形。

若采用传统的皮带传动、齿轮齿圈传动、蜗杆蜗轮传动等机械方式实现摆动,则效率低,有摩擦损耗。笔者所在单位采用直驱电机实现切割头正反向往复摆动,可以满足激光切割梯形缝,特别是大锥角梯形缝筛管的要求[8]。

对于外缝宽为0.10mm±0.03 mm的12°梯形缝筛管,在激光切割出12°锥角后,还需要随动成形加工机床[9]对梯形缝筛管进行二次塑性成形加工。……